第03讲 信号的时域分析02
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信号的时域分析一、课程内容:以时间为自变量描述物理量的变化是信号最基本、最直观的表达形式。
在时域内对信号进行滤波、放大、统计特征计算、相关性分析等处理,统称为信号的时域分析。
通过时域分析方法,可以有效提高信噪比,求取信号波形在不同时刻的相似性和关联性,获得反映机械设备运行状态的特征参数,为机械系统动态分析和故障诊断提供有效的信息。
2.1 信号的预处理传感器获取的信号往往比较微弱,并伴随着各种噪声。
不同类型的传感器,其输出信号的形式也不尽相同。
为了抑制信号中的噪声,提高检测信号的信噪比,便于信息提取,须对传感器检测到的信号进行预处理。
所谓信号预处理,是指在对信号进行变换、提取、识别或评估之前,对检测信号进行的转换、滤波、放大等处理。
常用的信号预处理方法(1)信号类型转换应变测力传感器、热电阻传感器输出的信号均为电阻信号,为了便于后续处理常用电桥将电阻信号转变为电压信号(2)信号放大常用的信号放大器包括:测量放大器、隔离放大器、可编程增益放大器等信号滤波(本节重点介绍)(3)去除均值在计算信号的标准差等统计量时,需要去除信号均值(4)去除趋势项常用的趋势项消除方法有滤波法、多项式拟合法2.1.1 信号的滤波处理信号滤波处理是消除或减弱干扰噪声,保留有用信号的过程。
把实现滤波功能的系统称之为滤波器。
滤波器可分为两大类,即经典滤波器和现代滤波器1.经典滤波器定义:当噪声和有用信号处于不同的频带时,噪声通过滤波器将被衰减或消除,而有用信号得以保留分类:根据幅频特性的不同,滤波器分为低通滤波器、高通滤波器、带通滤波器、带阻滤波器等类型。
根据处理信号类型的不同,滤波器可分为模拟滤波器和数字滤波器。
对于数字滤波器来说,根据滤波器的单位脉冲响应序列长度的无限和有限,数字滤波器可进一步分为无限冲击响应滤波器(IIR)和有限冲击响应滤波器(FIR)两类。
2.现代滤波器当噪声频带和有用信号频带相互重叠时,经典滤波器就无法实现滤波功能现代滤波器也称统计滤波器,从统计的概念出发对信号在时域进行估计,在统计指标最优的意义下,用估计值去逼近有用信号,相应的噪声也在统计最优的意义下得以减弱或消除常用的统计滤波器有维纳滤波器和卡尔曼滤波器两类。